[發(fā)明專利]一種可低溫充電的鋰離子電池

在審

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• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112290080A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 曾濤;蘇球;付洋洋
• 申請（專利權）人: 湖南立方新能源科技有限責任公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/058;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/485;H01M4/583;H01M4/48
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達;郭寶煊

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種可低溫充電的鋰離子電池，包括：正極片；第一負極片，設置于所述正極片的一側，所述第一負極片包括第一負極集流體以及設置于所述第一負極集流體表面的第一負極材料層，所述第一負極材料層包括鈦酸鋰；第二負極片，設置于所述正極片的另一側，所述第二負極片包括第二負極集流體以及設置于所述第二負極集流體表面的第二負極材料層，所述第二負極材料層包括石墨、硅、硅碳復合材料和硅氧材料中的至少一種；隔膜，設置于所述第一負極片與所述正極片之間以及所述第二負極片與所述正極片之間。相比于現有技術，本發(fā)明的鋰離子電池改善低溫條件下的充電性能，特別是超低溫條件下的大倍率充電性能。

技術領域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種可低溫充電的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池因質量輕、比能量高、壽命長、易于包裝和高安全性能的優(yōu)勢，被廣泛應用與各種電子設備，近五年來市場需求呈穩(wěn)步增長趨勢。隨著鋰離子電池的廣泛應用，各種電子設備的使用條件也對鋰離子電池有更苛刻的要求。例如鋰離子電池的溫度特性。普通鋰離子電池，在-20℃條件下，放電僅為初始容量的50％～60％，而低溫充電更是只能滿足0℃以上的充電條件。傳統鋰離子電池的這一問題顯然不能滿足一些室外應用領域，例如軍工兵器、航天航空、車載電源、極地科考、寒帶搶險、電力通信、公共安全、鐵路、船舶、機器人等。

在低溫環(huán)境中，影響鋰離子電池充放電的主要因素有：1)電解液黏度隨著溫度的降低而明顯升高，Li⁺傳輸速率緩慢，電導率急劇下降；2)Li⁺的固液相擴散速率降低，動力學性能下降，電子和Li⁺在負極界面的傳輸速率降低，特別是對于石墨類負極體系，此點愈發(fā)明顯，大大影響了鋰離子電池的低溫性能。

目前行業(yè)內的一些改善低溫的方案有：優(yōu)化正、負電極電導率，選取合適低熔點電解液，優(yōu)化低溫下電解液與正極界面、固相電解質膜(SEI)與負極界面的電荷交換阻抗等，但此類措施更多的是改善鋰離子電池的低溫放電性能，其對低溫充電性能改善并不明顯。由于低溫充電時石墨負極由于動力學性能差而極易出現鋰枝晶析出的問題。因此，為了改善低溫充電性能，有人使用鈦酸鋰作為負極來進行改善。這是因為鈦酸鋰由于本身尖晶石性結構，具有循環(huán)性能好、鋰離子擴散系數高(為2*10^-8cm²/s)、嵌鋰電位高，不易產生鋰枝晶等特點。但是，使用鈦酸鋰作為負極由于其電壓平臺過高會導致全電池的電壓平臺低，能量密度太低而無法滿足一些對能量密度有較高要求的應用。同時鈦酸鋰相對于石墨負極其價格更高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種可低溫充電的鋰離子電池，改善低溫條件下的充電性能，特別是超低溫條件下的大倍率充電性能。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種可低溫充電的鋰離子電池，包括：

正極片；

第一負極片，設置于所述正極片的一側，所述第一負極片包括第一負極集流體以及設置于所述第一負極集流體表面的第一負極材料層，所述第一負極材料層包括鈦酸鋰；

第二負極片，設置于所述正極片的另一側，所述第二負極片包括第二負極集流體以及設置于所述第二負極集流體表面的第二負極材料層，所述第二負極材料層包括石墨、硅、硅碳復合材料和硅氧材料中的至少一種；

隔膜，設置于所述第一負極片與所述正極片之間以及所述第二負極片與所述正極片之間。

作為本發(fā)明所述的可低溫充電的鋰離子電池的一種改進，所述第一負極片的嵌鋰電位為1.55V，所述第二負極片的嵌鋰電位為0.2V。

作為本發(fā)明所述的可低溫充電的鋰離子電池的一種改進，所述鋰離子電池為方形結構的疊片式電池。